Что такое градирни, виды, типы, предназначение и принцип работы

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЭЦ

В XIX веке электричество плотно вошло в мировую цивилизацию, и жизнь человека кардинально изменилась как в промышленной деятельности, так и на бытовом уровне.

Глобальная эпоха электричества в России началась после становления советской власти, которой надо отдать должное в развитии энергетики по стране в целом. Электрификация молодой Страны Советов являлась самой приоритетной задачей правительства рабочего пролетариата и крестьян. Страна нуждалась в подъёме промышленности и сельскохозяйственного комплекса, развить которые было невозможно без новых технологий, применяемых в капиталистических странах с использованием электричества и пара.

Видео

Сухая градирня или драйкулер

Схема работы драйкулера.

Принцип действия сухой градирни:

В драйкулере охлаждаемый теплоноситель движется по замкнутому теплообменнику, который обдувается потоком воздуха, создаваемого с помощью вентиляторов. Для улучшения качества теплообмена теплообменник изготавливают из медных или алюминиевых трубок с ребристым профилем, увеличивающим площадь поверхности теплообмена. Возможностей драйкулера хватает, чтобы охладить теплоноситель не более, чем на 5°С… 7°С.

Наибольшее распространение сухие градирни получили в системах кондиционирования, с использованием  чиллера с водяным охлаждением конденсатора. В большинстве случаев при такой схеме чиллер устанавливается внутри здания – в эксплуатационном помещении, в то время как сухая градирня размещается снаружи здания: на крыше или на прилегающей территории.

При реализации этой схемы теплоноситель сначала направляется в градирню, где происходит начальная фаза его охлаждения, а затем уже поступает в теплообменное устройство чиллера. Там жидкость окончательно остывает до заданных значений температуры.

  • В зависимости от температуры окружающей среды, количество воздуха, необходимое для охлаждения поверхности теплообменника, различно. Поэтому драйкулеры оснащаются регуляторами скорости вращения вентиляторов, которые позволяют задать нужный режим их работы в соответствии со значениями температуры наружного воздуха и/или температуры воды в контуре охлаждения конденсатора.

В ночное время, когда окружающий воздух достаточно прохладен, сухая градирня самостоятельно охлаждает теплоноситель до нужного значения, а чиллер просто отключается — при этом экономится значительная часть дорогостоящей электроэнергии.

Как работает вентиляторная градирня (видео)

Принцип работы градирни для охлаждения воды заключается в подаче большого объема воздуха путем работы вентилятора с большими лопастями. Вентилятор способен подавать воздуха до 10.000.000 куб. м/ч. Через специальные окна большого размера, достаточного для прохода огромного объема воздуха, поступает воздух. Контакт поступаемого воздуха и воды, разбрызгиваемой соплами, осуществляется на поверхности блоков оросителя. Оборудование градирни позволяет препятствовать выдуванию вентилятором воды благодаря водоуловителя.

Эффективность градирни зависит от подобранной комплектации, отличие оросительных блоков и широкая линейка осевых вентиляторов позволяют подобрать градирню в большем диапазоне нагрузок и обеспечивать глубокое охлаждение воды с перепадом температуры до 30 градусов.

Для применения в условиях суровой зимы предусмотрена возможность установки реверса двигателя и жалюзи, регулирующих поступление воздуха.

Оросители типа бигуди хорошо зарекомендовали себя для использования загрязненной воды, в пыльной среде, в системах с большой концентрацией в воде твердых частит и повышенной жесткостью, способствующей образованию отложений. Оросители бигуди изготовлены из полипропилена, выдерживают высокую температуру и практичны в эксплуатации благодаря легкости очистки.

Преимущества:

  • универсальность конструкции
  • исключение обмерзания
  • экономия энергии
  • простота обслуживания
  • удобство замены вышедших из строя частей

Недостатки:

  • требуется ознакомление персонала с устройством градирни
  • для применения при низких температурах необходима установка дополнительных опций

Оросительная градирня

Оросительная градирня состоит из системы, подающей нагретую жидкость, с сетчато-пленочным бассейном и оросителем, туда и попадает остывшая жидкость. В оросительную градирню подают теплую воду, распыляющуюся сквозь сопла на ороситель. Если мы рассматриваем башенную оросительную градирню, то здесь поток воздуха идет за счёт естественной тяги, а вот в вентиляторном типе за счет вентиляторов. В данных градирнях используют специальный оросительный слой для того, чтобы обеспечить больший контакт воздуха и воды, который поступает сквозь воздухозаборные окна. Затем вода стекает каплями или своеобразной «пленкой» на оросительный слой, затем охлаждается и испаряется. Теплый воздух остается в градирне. Оросительные градирни применяются в том случае, если требуется ускорить процесс охлаждения теплоносителя.

Классификация оросительных градирен по направлению воды и воздуха:

  • Перекрестноточные (воздух поступает перпендикулярно потоку воды)
  • Противоточные (поток воды параллелен либо движется навстречу потоку воздуха)

Специальный оросительный слой используется в оросительных градирнях для большего контакта воды с воздухом. На оросительный слой вода попадает пленкой или каплями, охлаждается и испаряется.

Недостатки:

  • перекрестноточные оросительные градирни подвержены обмерзанию
  • немалые затраты на строительство башенной градирни

Башенные градирни

Башенные градирни предназначены для охлаждения значительного количества жидкости на небольшую температуру (перепад около 5-10°С) без использования электроэнергии. Они работают на естественной тяге, в отличие от вентиляторных.

Эти градирни тоже относятся к испарительному типу, но имеют весьма специфический характер применения благодаря своим возможностям — башенная градирня предназначена для охлаждения большого количества теплоносителя за счет естественных процессов, т.е. без использования электроэнергии. При этом охладить влагу башенная градирня способна только в пределах 5°С… 10°СОбычно башенные градирни строят у крупных предприятий и электростанций, где на постоянной основе производятся большие объемы воды, которую нужно дешево охладить. Тяга воздуха в градирне этого типа создается из-за перепадов давления воздуха внизу башни и на ее выходе. Поэтому башенные градирни просто не могут быть «маленького роста» — не будет тяги.

Башенная градирня представляет собой конструкцию из металла или железобетона, которая имеет вид усеченного конуса. Внутри располагаются такие элементы, как:

  • система, подающая воду;
  • ороситель;
  • резервуар.

Принцип действия башенной градирни:

Атмосферный воздух поступает внутрь через отверстия внизу сооружения, проходит через трубу и ороситель за счет природной тяги и охлаждает воду. Тяга создается благодаря разнице между удельным весом поступающего воздуха в градирню и нагретого, выходящего из нее, а также благодаря высоте и конструктивным особенностям башни.

Чаще всего башенные градирни используются для охлаждения воды на больших промышленных предприятиях, таких как теплоэлектростанции или АЭС.

Экономичная эксплуатация башенных градирен довольно выгодна, однако их строительство требует немалых затрат и большой площади для размещения.

Принцип действия градирни

Градирня для охлаждения с открытым контуром, полагается на теплоту испаряющейся воды, для обмена теплом с проходящим через нее воздушным потоком. Установка способна понизить температуру ниже температуры окружающей среды, немного больше точки росы (фазового перехода).

Сухая градирня понижает температуру воды только до температуры на +5+7 °C выше относительно окружающего воздуха, но дополнительное охлаждение может быть получено путем адиабатического увлажнения.

Мокрые градирни эффективно работают в жарком и сухом климате, но когда окружающий воздух становится влажным, производительность мокрых падает. В то же время, производительность сухих не зависит от влажности воздуха, а зависит от его температуры.

Испарительные (мокрые) градирни

Оснащены специальным оросителем, отделителем капел

Оснащены специальным оросителем, отделителем капель, водосборным баком, теплообменниками, вентилятором и коллектором. Среди преимуществ оборудования отмечают высокую экономию потребления электроэнергии (до 80 %), надежность системы, малый расход материалов и минимальные ремонтные траты. Градирня данного типа имеет длительный срок службы — до 30 лет. К минусам относят сложность промывки и очистки, нарастание водяных отложений на поверхности труб.

Испарительные градирни так же различают по типу перемешивания:

  • Оросительные (насадочные): поперечноточные и противоточные.
  • Безнасадочные: брызгальные и эжекционные.

Брызгальные градирни, или брызгальные бассейны отличаются от эжекторных давлением, под которым происходит процесс разбрызгивания.

Сухая градирня

Вода охлаждается посредством теплообменников, вент

Вода охлаждается посредством теплообменников, вентиляторных устройств и сливных клапанов. Вспомогательным оборудованием выступают насосные устройства и воздушные фильтры. Сухая градирня охлаждает воду при помощи воздуха, подаваемого вентилятором малой мощности. Из-за незначительной глубины охлажденной воды такие агрегаты используются редко. Сухая градирня стоит дороже других видов. Главными ее плюсами является безопасность для окружающей среды: она не загрязняет атмосферу химическими отходами и не увеличивает влажность.

Плюсы и минусы охладителей

Мокрые (с открытым контуром) больше подходят для крупных промышленных объектов, требующих охлаждения огромных объемов воды:

Плюсы:

  1. Возможность охлаждения технологической воды ниже температуры сухого термометра;
  2. Надежная работа в условиях жаркой окружающей среды;
  3. Высокая холодопроизводительность на единицу продукции.

Минусы:

  1. Высокая стоимость оборудования и монтажа;
  2. Высокие эксплуатационные расходы, включающие частую обработку/долив воды, обслуживание компонентов системы, затраты на электроэнергию;
  3. Относительно высокое потребление воды из-за испарения;
  4. Образование ржавчины на трубопроводах;
  5. Рост бактерий, включая легионеллу.

Драйкулеры особенно хорошо подходят для малых и средних промышленных и коммерческих систем естественного охлаждения:

Плюсы:

  1. Низкие эксплуатационные расходы, затраты на обслуживание;
  2. Возможность работы в любых климатических условиях, от жарких и влажных до экстремально холодных;
  3. Широкое разнообразие конструкций агрегатов, что дает возможность приспособить их практически для всех сред и применений;
  4. Минимальное засорение системы и загрязнение технологической воды.
  5. Отсутствие потерь воды.

Минусы:

  1. Невозможность охлаждения технологической воды ниже температуры сухого термометра, без предварительного адиабатического охлаждения;
  2. Относительно низкая производительность на единицу продукции.

Будучи замкнутыми системами, сухие охладители имеют ряд преимуществ по сравнению с мокрыми градирнями, включая более низкие первоначальные затраты и техническое обслуживание, повышенную надежность системы и увеличенное время безотказной работы. Будучи оснащенными испарительным предварительным охлаждением, сухие градирни обеспечивают эффективность, которая, как и для градирен мокрого типа, ограничивается только температурой влажного термометра.

При выборе между градирней с открытым контуром и драйкулером, наиболее значимым фактором остается производительность системы. Постоянное внедрение новых эффективных технологий, таких как микроканальные теплообменники, EC-вентиляторы, интеллектуальные системы управления и другие, позволяет рассматривать сухие градирни как эффективную часть новых экологичных тепловых систем.

Теги

Adblock
detector